非核糖体肽的生物合成研究进展

非核糖体肽(nonribosomal peptide, NRP)是由多种微生物通过非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase, NRPS)等催化合成的一类小分子多肽类次级代谢产物,具有抗菌、抗肿瘤、免疫抑制等多种生物活性,是一类重要的微生物药物,具有很高的临床应用价值。从目前已发现的小分子多肽类天然药物出发,综述了该类物质的生物功能、合成组装机制以及近年来在工程改造方面的进展,并提出了未来研究发展方向,对进一步通过组合生物合成等方式高效合成更多种类的小分子多肽类活性物质具有借鉴意义。     

核糖体工程与微生物次级代谢产物合成

核糖体工程通过对微生物次级代谢产物合成相关基因表达的两个重要元件——核糖体或RNA聚合酶进行修饰和改造,带来其结构和功能上的改变,进而影响次级代谢产物的合成。因此,向核糖体组成元件中引入特定的突变就能够有效地调节次级代谢产物的合成,通过该技术改造有重要商业价值的工业微生物,提高其次级代谢产物(如抗生素)的合成能力,对于微生物次生代谢产物研发及产业化具有重要的科研与经济价值。     

放线菌次级代谢产物研究进展

随着耐药细菌和新型病毒的不断出现，癌症的发病率和死亡率持续上升，迫使人们不断寻找新的化合物来治疗疾病。放线菌次级代谢产物结构新颖，作用独特，具有抗菌、杀虫、抗肿瘤、免疫抑制等活性，广泛应用于医疗、农业、食品等领域，深入挖掘放线菌资源来开发新型抗生素潜力巨大。然而从自然界分离的放线菌生产目标化合物的能力较弱，这直接影响其工业应用，增加其生产成本，因此构建目标化合物高产菌株显得尤为重要。本文以此为出发点，从放线菌新药资源挖掘和放线菌产抗能力提高两个方面对近年来的研究情况进行概述，为放线菌资源开发提供参考。     

塞克肽类（Sactipeptide）天然产物的研究进展

塞克肽是一类重要的核糖体肽天然产物,具有多种生物活性,它们的共同特征是存在由半胱氨酸巯基与受体氨基的α-碳原子连接的分子内硫醚键.本篇综述总结了近年来塞克肽的发现、活性、生物合成、作用机制等多方面的工作,详细讨论了由SAM自由基酶介导的硫醚键形成机制.     

枯草芽孢杆菌抗菌肽生物合成的研究进展

革兰氏阳性菌模式生物--枯草芽孢杆菌能分泌多种肽类及由肽类衍生的抗菌活性物质,按合成途径不同,可分为核糖体肽和非核糖体肽。其中,非核糖体肽分子量较小,一般为3000Da以下,其生物合成是通过多功能复合酶系--非核糖体肽链合成酶来完成的,多发生在菌体生长停止之后;而核糖体肽分子量较大,其合成多于菌体快速生长时期。非核糖体肽链合成酶和核糖体肽的合成及其调控均需基因参与,而这一系列基因就构成了各种抗菌肽生物合成的基因簇。对核糖体肽和非核糖体肽的生物合成及其相关调控机制进行了综述。     

肽类抗生素生物合成基因簇在Escherichia coli中的异源表达

微生物能够产生众多结构和生物活性多样的次生代谢产物,而其生物合成基因簇的挖掘和异源表达是药物创新和产量提高的必要前提. 在过去20年里,大量重要天然产物的生物合成基因簇在微生物中被不断的发现. 在这些被挖掘的基因簇中,肽类抗生素的生物合成基因簇占了很大比重.肽类抗生素因具有抗菌、抗肿瘤、抗病毒等多种生物学活性而备受化学家和药物学家的重视. 如能了解它们的生物合成机制,实现其基因簇的异源表达,将使合理化遗传修饰生物合成通路获取结构类似物（药物开发）和提高产量成为可能. 大肠杆菌作为最广泛、最成功的表达体系,常用来表达外源基因,但一般只能表达一个或几个基因,却很少有用它来表达整个生物合成基因簇. 2001年,Khosla和Cane在E.coli中成功异源表达了一个复杂聚酮天然产物（红霉素苷原6dEB）基因簇. 这是首个有关在E.coli中异源表达天然产物生物合成基因簇的研究. 至此之后,大肠杆菌开始作为生物合成基因簇的异源表达宿主,越来越受到相关领域的重视. 紧接着核糖体肽和非核糖体肽生物合成基因簇也相继在大肠杆菌中成功异源表达. 本文对肽类抗生素生物合成基因簇在E.coli中的异源表达进行了综述.     

非核糖体肽合成酶催化的非常规装配模式

非核糖体肽合成酶(NRPSs)催化形成复杂肽类天然产物, 其中很多显示了很好的生物学活性和医疗价值。常规NRPSs具有模块化和线性催化的特点, 然而在生物合成研究过程中也发现了很多具有非常规装配模式的NRPSs。本文针对其中4种非常规装配模式: 重复使用、非线性、模块跳跃和非核糖体前肽模式, 结合一些代表性例子做一小型综述。     

提高放线菌次级代谢产物产量方法的研究进展

放线菌的次级代谢产物一直是抗生素等药物开发的重要来源。通过基因技术来提高放线菌次级代谢产物产量的方法已被广泛接受。结合近年的研究成果,概述了利用基因技术过表达或者敲除代谢途经关键基因及加倍基因簇,诱变核糖体相关蛋白的基因,以及异源表达外源基因簇等提高次级代谢产物产量的方法。旨在为寻找新药及改造高产菌株提供相应的技术参考。     

非核糖体肽合成酶装配机制研究进展CSCD

非核糖体多肽(nonribosomal peptide,NRP)是天然生物活性产物一大类群,组成结构多样,具有多种重要的药用价值。在微生物中催化非核糖体多肽生物合成的是非核糖体肽合成酶(nonribosomal peptide synthetase,NRPS),NRPS是一类模块酶系,模块的组装在非核糖体多肽合成及其环化中起着关键作用。本文主要对非核糖体肽合成酶常规模块组装模式及3种非常规合成模式进行综述,为深入了解和应用非核糖体肽合成酶在抗生素类生物活性物质中的作用提供理论依据。     

非核糖体肽合成酶工程改造研究进展

非核糖体肽合成酶合成的非核糖体肽类天然产物具有丰富的结构和多样的功能,在医药、农业、工业等领域具有广泛的应用潜力.利用合成生物技术工程改造非核糖体肽合成酶,在微生物细胞工厂中组合生物合成新型非核糖体肽分子顺应绿色化学的发展理念,是国内外学者关注的热点.文中归纳了3种不同的非核糖体肽合成酶工程改造策略,并对近年来相关领域...     

Cyanobacterial peptides - nature's own combinatorial biosynthesis

Cyanobacterial secondary metabolites have attracted increasing scientific interest due to bioactivity of many compounds in various test systems. Among the known structures, oligopeptides are often found with many congeners sharing conserved substructures, while being highly variable in others. A major part of known oligopeptides are of non-ribosomal origin and can be grouped into classes with conserved structural properties. Thus, the overall structural diversity of cyanobacterial oligopeptides only seemingly suggests an equally high diversity of biosynthetic pathways and respective genes. For each class of peptides, some of which have been found in all major branches of the cyanobacterial evolutionary tree, homologous synthetases and genes can be inferred. This implies that non-ribosomal peptide synthetase genes are a very ancient part of the cyanobacterial genome and presumably have evolved by recombination and duplication events to reach the present structural diversity of cyanobacterial oligopeptides. In addition, peptide synthetases would appear to be an essential part of the cyanobacterial evolution and physiology. The present review presents an overview of the biosynthesis of cyanobacterial peptides and corresponding gene clusters, the structural diversity of structural types and structural variations within peptide classes, and implications for the evolution and plasticity of biosynthetic genes and the potential function of cyanobacterial peptides.     

木霉菌抗菌活肽peptaibols合成调控机制研究进展

木霉菌Trichoderma spp.是广泛存在于土壤环境的丝状真菌,能够产生丰富的次生代谢物,具有抑制病原菌和促植物生长等功效,在农业和医药领域有广泛应用.Peptaibols是一类由非核糖体肽合成酶(non-ribosomal peptide synthetase,NRPS)合成的富含α-氨基异丁酸(Aib)的线性...     

细菌源吡咯里西啶类生物碱的发现及生物合成研究进展

吡咯里西啶类生物碱(Pyrrolizidine Alkaloids,PAs)在高等植物中分布广泛,目前超过6 000种植物产生了 650余个PAs.源于细菌的PAs发现较少,其中Clazamycin A和Clazamycin B由Umezawa等在1979年报道.近年来在微生物基因组和合成生物学发展的驱动下,细菌源PA...     

Deciphering bioactive peptides and their action mechanisms through proteomics

Introduction: Bioactive peptides such as antimicrobial peptides (AMPs), ribosomally synthesized and post translationally modified peptides (RiPPs) and the non-ribosomal peptides (NRPs) have emerged with promising applications in medicine, agriculture and industry. However, their development has been limited by several difficulties making it necessary to search for novel discovery methods. In this context, proteomics has been considered a reliable tool.

Areas covered: This review highlights recent developments in proteomic tools that facilitate the discovery of AMPs, RiPPs and NRPs as well as the elucidation of action mechanisms of AMPs and resistance mechanisms of pathogens to them.

Expert commentary: Proteomic approaches have emerged as useful tools for the study of bioactive peptides, especially mass spectrometry-based peptidomics profiling, a promising strategy for AMP discovery. Furthermore, the rapidly expanding fields of genome mining and genome sequencing techniques, as well as mass spectrometry, have revolutionized the discovery of novel RiPPs and NRPs from complex biological samples.     

抗菌肽抗肿瘤作用的研究进展

抗菌肽是生物体抵御外界病原体侵袭时产生的一类保守的小分子多肽,是生物体内先天免疫防御机制的重要组分。抗菌肽可以选择性杀伤肿瘤细胞,而对正常细胞损害较小,已作为化、放疗药物潜在的替代品被广泛研究和开发。从抗菌肽对不同肿瘤细胞选择性作用机制、抗菌肽药物设计的发展及应用前景等方面进行综述。     

海洋来源节菱孢菌ZSDS1-F3中PKS-NRPS类天然产物挖掘

【目的】以基因组信息为指导,定向激活海洋来源真菌Arthrinium arundinisZSDS1-F3中沉默的聚酮合成酶-非核糖体肽合成酶(PKS-NRPS)类生物合成基因簇,鉴定次级代谢产物结构。【方法】通过启动子工程和异源表达的策略激活实验室培养条件下沉默或低表达的生物合成基因簇,实现目标化合物的分离,通过HR-ESI-MS和NMR数据分析鉴定产物结构,结合基因重组和生物信息学分析结果推导化合物的生物合成途径。【结果】依据基因组生物信息学分析,从海洋来源真菌A. arundinis ZSDS1-F3中选取一个编码PKS-NRPS类次级代谢产物的生物合成基因簇开展研究,在宿主Aspergillus nidulansA1145中实现了基因簇的异源表达,从中分离到2个新化合物,并推导了其生物合成途径。【结论】基因组信息指导下的天然产物挖掘,可以目标明确地分离产物,加快真菌中新颖天然产物的发现步伐。     

白蚁踪迹信息素研究进展

近年来, 固相微萃取技术的使用显著促进了白蚁踪迹信息素研究的开展。目前, 已有77种白蚁的踪迹信息素得到研究, 常见化学成分为十二碳单烯醇、 十二碳二烯醇和十二碳三烯醇, 其次为新松柏烯。已经鉴定的踪迹信息素主要为单组分或双组分系统。白蚁踪迹信息素由腹板腺分泌, 除澳白蚁科的达氏澳白蚁Mastotermes darwiniensis具有3个腹板腺外, 现存的白蚁均具有1个腹板腺, 位于第4或第5腹节。所有腹板腺都具有类型Ⅰ和Ⅱ两类细胞, 原白蚁亚科（Termopsinae）、 齿白蚁科（Serritermitidae）、 鼻白蚁科（Rhinotermitidae）种类的腹板腺还具有类型Ⅲ细胞。踪迹信息素的生物合成还缺乏研究, 推测有甲羟戊酸、 脂肪醇和饱和表皮烃3种途径。白蚁踪迹信息素的简约性十分显著, 不同地理分布、 生物生态习性以及一些系统距离较远的种类具有相同和密切相关的踪迹信息素。对于许多种类, 相同的信息化合物具有踪迹信息素和配对性信息素双重功能。白蚁踪迹信息素种特异性和简约性的适应意义和进化机制需要进一步研究。     

放线菌来源的羊毛硫肽研究进展

羊毛硫肽(lanthipeptide)是一类由核糖体合成并经翻译后修饰的含羊毛硫氨酸或β-甲基羊毛硫氨酸的多肽。近年来,放线菌来源的羊毛硫肽因其突出的抗菌活性和罕见的生物活性而备受关注。本文重点对放线菌来源的不同类型的羊毛硫肽的结构特征及其特性进行了综述,讨论了生物或化学方法修饰天然羊毛硫肽和基因组挖掘发现结构新颖的羊毛硫肽在开发符合实际应用需求的放线菌来源的羊毛硫肽中的应用,并对放线菌来源的羊毛硫肽的应用潜力进行了总结和展望。     

微生物对昆虫行为的影响研究进展

在漫长的进化过程中,微生物与昆虫形成了多种形式的互作关系.微生物的广泛分布为与昆虫接触并影响昆虫的行为提供了背景条件.为了深入探究微生物影响昆虫行为的现象和机制,本文综述了微生物影响昆虫行为方面的研究进展.微生物通过产生可被昆虫识别的化学信号物质、参与昆虫或寄主植物信息化合物的合成等方式可影响昆虫对其寄主的定位和选择....